(57)【要約】  【課題】  アンテナ遅延を簡単に測定すること。  【解決手段】  送信ケーブル４、送信アンテナ２、経路Ａ、受信アンテナ３、受信ケーブル５を経由する外経路１１の遅延Ｔ１１を測定し、送信ケーブル３、経路Ｂ、受信ケーブル５を経由する内経路１２の遅延Ｔ１２を測定し、経路Ａの遅延をＴＡ、経路Ｂの遅延をＴＢとするとき、[（Ｔ１１−Ｔ１２）−（ＴＡ−ＴＢ）]／２により、送信アンテナおよび受信アンテナの遅延を測定する。【選択図】  図１
2007033093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信部から送信ケーブルを介して送信されたレーダ波を送信アンテナから目標物に発射し、該目標物で反射したレーダ波を前記送信アンテナと同じ特性の受信アンテナで受信し受信ケーブルを介して受信部に取り込み前記目標物までの距離を測定するレーダ装置におけるアンテナ遅延測定方法であって、
前記送信ケーブル、前記送信アンテナ、前記送信アンテナから前記受信アンテナの間の経路Ａ、前記受信アンテナ、および前記受信ケーブルを経由する外経路の遅延Ｔ１１を測定し、
前記送信アンテナの入力側と前記受信アンテナの出力側を試験ケーブル等の経路Ｂで接続してレーダ波を該経路Ｂでバイパスさせたときの前記送信ケーブル、前記経路Ｂ、および前記受信ケーブルを経由する内経路の遅延Ｔ１２を測定し、
時間差ΔＴを
ΔＴ＝Ｔ１１−Ｔ１２            (1)
により得て、前記経路Ａの遅延をＴＡ、前記経路Ｂの遅延をＴＢとするとき、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナのそれぞれの遅延を、
[ΔＴ−（ＴＡ−ＴＢ）]／２      (2)
により測定することを特徴とするアンテナ遅延測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ遅延測定方法において、
前記レーダ波としてＦＭＣＷ波を使用したＦＭＣＷレーダ方式により、前記式(1)の時間差ΔＴとして周波数特性をもつ群遅延信号Ｘ１(f)を得て、該群遅延信号Ｘ１(f)を時間領域の信号Ｙ１(t)に変換し、該信号Ｙ１(t)に窓関数を適用することでマルチパスや多重反射等の成分を除去した信号Ｙ２(t)を得て、該信号Ｙ２(t)を周波数領域の群遅延信号Ｘ２(f)に変換し、該群遅延信号Ｘ２(f)を前記式(2)の時間差ΔＴとして、アンテナ遅延を測定するすることを特徴とするアンテナ遅延測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ装置におけるアンテナ遅延を測定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダ装置を使用した測距システムでは、目標物までの距離測定精度が重要であるところから、測定値を校正することが行われている。このために、ダブルエコー方式、校正用モジュールをアンテナに装備させる方式、特別な校正装置を設ける方式等が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】実開平５−４３０８９号公報
【特許文献２】特開２０００−９８０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、これらは比較的長距離の測定値を校正するためのものであり、数ｃｍ〜数ｍのような短距離を測定するレーダ装置には適用できなかった。
【０００４】
このような短距離測距では、送受信器からアンテナまでの信号伝搬用のケーブルの長さ、アンテナの電気長（信号遅延を基にして表した数値）等のようにハードウエア上発生してしまうオフセット誤差が大きく影響するので、その測定値からこのオフセット誤差を差し引くことが必要である。ケーブル長については、その物理長から算出可能な電気長（ケーブル電気長）を差し引くことで校正が可能であるが、アンテナの電気長に関しては、アンテナ方式によって電気長が異なり、物理長をそのまま使用することはできない。したがって、アンテナ電気長の特定が必要となる。
【０００５】
そこで、従来では、アンテナ電気長の測定をその都度行って、測定値からケーブル電気長とともに差し引く作業を行っていたが、手間ががかかっていた。本発明の目的は、アンテナ電気長を算出するためのアンテナ遅延を簡単に測定する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための請求項１にかかる発明は、送信部から送信ケーブルを介して送信されたレーダ波を送信アンテナから目標物に発射し、該目標物で反射したレーダ波を前記送信アンテナと同じ特性の受信アンテナで受信し受信ケーブルを介して受信部に取り込み前記目標物までの距離を測定するレーダ装置におけるアンテナ遅延測定方法であって、前記送信ケーブル、前記送信アンテナ、前記送信アンテナから前記受信アンテナの間の経路Ａ、前記受信アンテナ、および前記受信ケーブルを経由する外経路の遅延Ｔ１１を測定し、前記送信アンテナの入力側と前記受信アンテナの出力側を試験ケーブル等の経路Ｂで接続してレーダ波を該経路Ｂでバイパスさせたときの前記送信ケーブル、前記経路Ｂ、および前記受信ケーブルを経由する内経路の遅延Ｔ１２を測定し、時間差ΔＴを
ΔＴ＝Ｔ１１−Ｔ１２            (1)
により得て、前記経路Ａの遅延をＴＡ、前記経路Ｂの遅延をＴＢとするとき、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナのそれぞれの遅延を、
[ΔＴ−（ＴＡ−ＴＢ）]／２      (2)
により測定することを特徴とする。
【０００７】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のアンテナ遅延測定方法において、前記レーダ波としてＦＭＣＷ波を使用したＦＭＣＷレーダ方式により、前記式(1)の時間差ΔＴとして周波数特性をもつ群遅延信号Ｘ１(f)を得て、該群遅延信号Ｘ１(f)を時間領域の信号Ｙ１(t)に変換し、該信号Ｙ１(t)に窓関数を適用することでマルチパスや多重反射等の成分を除去した信号Ｙ２(t)を得て、該信号Ｙ２(t)を周波数領域の群遅延信号Ｘ２(f)に変換し、該群遅延信号Ｘ２(f)を前記式(2)の時間差ΔＴとして、アンテナ遅延を測定するすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のアンテナ遅延測定方法によれば、外径路と内径路の経路差に相当する遅延ΔＴを測定することにより、簡単にアンテナ遅延を測定することができるので、これを利用してアンテナ電気長を求め、さらにケーブル長を考慮して、レーダ測定距離を校正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１はレーダ装置の構成を示す図、図２はその動作の信号概念波形図、図３はアンテナ遅延測定処理のフローチャートである。図１において、１はレーダ波の送信部および受信部を備える送受信器、２は送信アンテナ、３は受信アンテナ、４は送信ケーブル、５は受信ケーブルである。本実施例では、このような一般的な構成において、送信アンテナ２の入力側と受信アンテナ３の出力側をテストケーブル６で一時的に接続して経路Ｂを作成し、また送信アンテナ２と受信アンテナ３の正面には反射物７を設置して経路Ａを作成する。この経路Ａ，Ｂは既知のものとする。
【００１１】
まず、送受信器１の送信部から送信アンテナ２に向けてレーダ波としてパルスＰ１を出力し送信ケーブル４を経由させて送信アンテナ２から発射させる。そして、反射物７で反射したレーダ波を受信アンテナ３と受信ケーブル５を経由して送受信器１の受信部にパルスＰ２として取り込む。このときのレーダ波は外経路１１を通ることとなる。次に、テストケーブル６を接続して、同様に送受信器１の送信部からパルスＰ１を出力し、送信ケーブル２、テストケーブル６、受信ケーブル５を経由して戻りパスルＰ３を送受信器１の受信部に取り込む。このときのレーダ波は内経路１２を通ることとなる。
【００１２】
ここで、ケーブル４〜６による信号遅延をＴ４，Ｔ５，ＴＢ、アンテナ２，３による遅延をＴ２，Ｔ３、送信アンテナ２から反射物７を経由して受信アンテナ３に至る経路Ａの遅延をＴＡとすると、パルスＰ１，Ｐ２，Ｐ３は図２に示すような位相関係になる。
【００１３】
外経路１１での遅延Ｔ１１、内経路１２での遅延Ｔ１２は、
Ｔ１１＝Ｔ４＋Ｔ２＋ＴＡ＋Ｔ３＋Ｔ５
Ｔ１２＝Ｔ４＋ＴＢ＋Ｔ５
となるので、外径路１１と内径路１２の経路差分の時間差ΔＴは、
ΔＴ＝Ｔ１１−Ｔ１２＝Ｔ２＋Ｔ３＋（ＴＡ−ＴＢ）        (1)
となる。アンテナの遅延Ｔ２、Ｔ３は同じであるので、
Ｔ２＝Ｔ３＝[ΔＴ−（ＴＡ−ＴＢ）]／２                  (2)
となる。
【００１４】
以上から、経路Ａの遅延ＴＡと経路Ｂの遅延ＴＢを予め測定して得ておくことにより、アンテナ２，３の遅延Ｔ２，Ｔ３を得ることができ、これからアンテナの電気長を求めることができる。図３に以上の処理のフローチャートを示した。このような手法によってアンテナ遅延を求めることにより、どのような方式のアンテナであっても、簡単にそのアンテナ遅延からアンテナ電気長を求めることができる。
【００１５】
したがって、レーダ装置の実際の使用時には、使用するケーブル４，５の電気長と、得られたアンテナ遅延から求めた両アンテナの電気長の合計値をオフセット値として測定値から差し引くことにより、アンテナ２，３から目標物７までの距離を正確に測定することができる。
【００１６】
なお、送信アンテナ２と受信アンテナ３は、図１のような目標物７を配置することなく、両アンテナ２，３を電力反射のない方向に向けてアンテナ間の相互結合による経路Ａを作成してもよい。このようにすると、アンテナ遅延測定のための治具が少なくて済む。この場合、相互結合が小さい場合は送信電力を大きくする。
【００１７】
また、図４に示すように、アンテナを対向させて配置させると、その対向間が経路Ａとなるので、その経路Ａの遅延ＴＡの測定が容易となる。この図４ではパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）を使用した。送信アンテナ２は誘電体基板２１の裏面に接地導体２２が、表面にパッチ導体２３が配置され、裏面からパッチ導体２３に給電が行われている。また、受信アンテナ３は誘電体基板３１の裏面に接地導体３２が、表面にパッチ導体３３が配置され、そのパッチ導体３３に得られる受信電力が裏面から取り出されている。
【実施例２】
【００１８】
ところで、送信アンテナ２から発射したレーダ波が受信アンテナ３に入射するとき、マルチパス成分や多重反射成分がその入射波に含まれることがある。特に、図４に示したパッチアンテナではその影響が大きい。
【００１９】
そこで実施例２では、レーダ波としてＦＭＣＷ（周波数変調連続波）を使用して、ＦＭＣＷレーダ方式により群遅延を測定し、このマルチパス成分や多重反射成分等を除去してアンテナ遅延の測定精度を向上させる。
【００２０】
図５はその処理のフローチャートである。まず、図２における時間差ΔＴに相当する群遅延の信号Ｘ１(f)を得る。これは、実施例１と同様に、外径路１１の群遅延から内径路１２の群遅延を差し引いた値として得られる。このようにして、周波数領域にて送信アンテナ２の入力側から受信アンテナ３の出力側までの間の群遅延の信号を得る（Ｓ１１）。図６(a)にこの群遅延の信号の周波数特性の一例を示した。
【００２１】
次に、この周波数領域の群遅延の信号Ｘ１(f)を時間領域の信号Ｙ１(t)に変換する（Ｓ１２）。これは信号Ｘ１(f)を逆フーリエ変換することで実現できる。そして、得られた時間領域の信号Ｙ１(t)について、所定の窓関数（ゲーティング用フィルタ）を使用して、サイドローブに含まれるマルチパス成分や多重反射成分を除去した信号Ｙ２(t)を得る（Ｓ１３）。図６(b)にマルチパス成分や多重反射成分を含む時間領域の信号波形を示した。
【００２２】
次に、この時間領域の信号Ｙ２(t)を周波数領域の群遅延の信号Ｘ２(f)に変換する（Ｓ１４）。これは、時間領域の信号Ｙ２(t)をフーリエ変換することで実現できる。これによって、マルチパス成分や多重反射成分が除去された群遅延の信号Ｘ２(f)を得ることができる。図６(c)にマルチパス成分や多重反射成分を除去した群遅延の周波数特性の一例を示した。
【００２３】
以上から、送信アンテナ２および受信アンテナ３の遅延について、群遅延特性を得ることができ、しかもマルチパス成分や多重反射成分を除去することができる。後は、実施例１と同様にして、式(2)からアンテナ２，３の遅延を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施例１のアンテナ遅延測定用のレーダ装置の構成を示す図である。
【図２】実施例１のアンテナ遅延測定のための波形図である。
【図３】実施例１のアンテナ遅延測定処理のフローチャートである。
【図４】パッチアンテナを使用する場合の説明図である。
【図５】実施例２のマルチパスや多重反射の成分を除去する処理のフローチャートである。
【図６】実施例２のマルチパスや多重反射の成分を除去する処理の波形図である。
【符号の説明】
【００２５】
１：送受信器
２：送信アンテナ
３：受信アンテナ
４：送信ケーブル
５：受信ケーブル
６：テストケーブル
７：目標物
【図１】
2007033093.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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